ПРИРОДА ПРИМЕСНЫХ СОСТОЯНИЙ, ОБРАЗУЕМЫХ РЕДКОЗЕМЕЛЪНЫМИ МЕТАЛЛАМИ В АМОРФНОМ ГИДРОГЕНИЗИРОВАННОМ КРЕМНИИ Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

"ANIQ VA TABIIY FANLARNING RIVOJLANISH ISTIQBOLLARI" RESPUBLIKAILMIY-AMALIY ANJUMANI 2024-YIL 7-MAY

ПРИРОДА ПРИМЕСНЫХ СОСТОЯНИЙ, ОБРАЗУЕМЫХ РЕДКОЗЕМЕЛЪНЫМИ МЕТАЛЛАМИ В АМОРФНОМ ГИДРОГЕНИЗИРОВАННОМ КРЕМНИИ Юлдошева М.И., 2Тураев Э.Ю.

1ТерДУ магистранти, 2ТерДУ Математика физика фанлари доктори, профессор https://doi.org/10.5281/zenodo.11114122

Аннотация. В этой статье проблема легирования аморфного гидрогенизированного кремния, a- Si(H) давно привлекает внимание исследователей. Основным методом, приводящим к эффективному изменению электрических и фотоэлектрических свойств a-Si(H) является легирование из газовой фазы.

Ключевые слова: аморф, гидрогенизированного кремния, электрический, температура, коэффициента термоэдс.

Abstract. In this article, the problem of doping amorphous hydrogenated silicon with a-Si(H) has long attracted the attention of researchers. The main method leading to an effective change in the electrical and photoelectric properties of a-Si(H) is doping from the gas phase.

Key words: amorphous, hydrogenated silicon, electrical, temperature, thermopower coefficient.

Проблема легирования аморфного гидрогенизированного кремния, а- Si(H) давно привлекает внимание исследователей [1]. Основным методом, приводящим к эффективному изменению электрических и фотоэлектрических свойств a-Si(H), является легирование из газовой фазы. Именно таким методом проводится легирование пленок a-Si(H) бором и фосфором, что позволило создать ряд электронных приборов на основе данного материала (фотопреобразователей, полевых транзисторов и т.д.). Однако число работ, посвященных изучению влияния металлических примесей на свойства a-Si(H) невелико, хотя очевидно, что расширение число примесей, эффективно изменяющих фотоэлектрических свойства, а- Si(H) позволит найти новые области практического использования материала [2].

Целью настоящей работы является исследование механизма легирования пленок a-Si(H) редкоземельными металлами (РЗМ). Пленки a-Si(H), легированные РЗЭ, были получены с помощью метода высокочастотного распыления мозаичной мишени в газовой смеси, содержащей аргон, водород и силан. Температура подложки была 3800С, что позволило получить пленки "приборного класса". Пленки легировались следующими РЗЭ: неодим, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, иттербий. Концентрация примеси определялась с учетом коэффициента распыления и площади РЗМ на мозаичной мишени и во всех случаях она составляла 0.1 ат.%.

Измерялись температурная зависимость коэффициента термоэдс S(T). Зарядовое состояние примесей европия, диспрозия и иттербия определялось методом мессбауэровской спектроскопии. Исследование показали, что влияние на коэффициент термоэдс все исследованные примеси делятся на три группы. Металлы первой группы (тербий, диспрозий, иттербия) не меняют знак S, но абсолютное значение S падает и не превышает 400 мкВ*К- 1 при 295к и 600мкВ*К-1 при 500 К. Металлы второй группы (самарий, эрбий, гадолиний ) настолько понижают абсолютное значение S, что при 295 К мы не смогли определить его знак, но при Т=500 К S возрастает до 500 мкВ*К-1 (знак S при Т > 350 К - отрицателен). Наконец, металлы третьей группы (неодим, гольмий) приводят к положительному знаку S при Т < 330 К, но при более высоких температурах происходит инверсия знака S и при Т =500 К

"АЧЩ VA TABПY FANLARNING RIVOJLANISH ISTIQBOLLARI" КЕ8РиБЫКЛ 1ЬМ1У-ЛМЛЫУ ANJUMANI 2024-У1Ь 7-МЛУ

абсолютное значение Б достигает 300 мкВ*К-1 . Для примесей второй и третьей группы зависимость Б(Т-1 ) не является линейной. Полученные результаты могут быть объяснены, если предположить, что примеси РЗЭ образуют в а-Б1(Н) полосы акцепторного типа, лежащие вблизи середины щели подвижности, причем при Т=0 К уровень Ферми локализован в акцепторной полосе. Следовательно, примеси первой группы образуют акцепторную полосу, лежащую на 0,06-Ю, 15 эва выше середины щели подвижности: во всей области исследованных температур проводимость осуществляется электронами по делокализованным состояниям зоны проводимости с энергией активации знак коэффициента термоэдс отрицателен, а его малое абсолютное значение при объясняется вкладом в проводимость не только электронов, но и дырок: с ростом температуры уровень Ферми поднимается к , стремясь занять положение, отвечающее минимуму функции плотности состояний в зазоре подвижности, вследствие чего вклад дырочного тока уменьшается и абсолютное значение Б растет. Примеси второй и третьей групп образуют полосу акцепторного типа, лежащую на

0.06.Ю, 17 эва ниже середины щели подвижности. В отличии от всех примесей РЗМ, примесь европия в а-Б1(Н) увеличивает электропроводность и уменьшает. Коэффициент термоэдс и оптическая ширина запрещенной зоны не зависеть от легирования. Следовательно, введение европия в а-Б1(Н) сдвигает уровень Ферми к. Действие примеси европия можно объяснить образованием в щели подвижности а-Б1(Н) полосы донорного типа, электроны с которой заселяют нижележащие пустые состоянии и поднимают уровень Ферми. По-видимому, такой отличие от остальных РЗ поведение европия объясняется особенностями его электронного строения.

Литература

1. Джоунопулос Дж., Люковски Дж. "Физика гидрогенизированного кремния. Вып.1", Москва, 1987, 363 стр.

2. Регель А.Р. и др. "Природа примесных состояний в гидрогенизированном кремнии", ФТП, 1988, т.22, вып.1, стр.16-19.